内容正文:
碳单质
例1 下列关于金刚石与石墨的说法中正确的是( )
A.都能导电 B.都是黑色固体
C.硬度都很小 D.都由碳元素组成
例2 C60在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。关于C60的叙述不正确的是( )
A.该物质由C60分子构成
B.该物质由60个碳原子构成
C.其相对分子质量为720
D.C60和C70是两种物质
例3 石墨烯可用机械剥离法从石墨中剥离制得。它是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体(如图),图中每一个小球代表一个碳原子。它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。关于石墨烯,下列说法不正确的是( )
A.石墨烯和金刚石都由碳元素组成
B.石墨烯的导电性比银强
C.石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用
D.从石墨中剥离出石墨烯属于物理变化
例4 按如图进行实验,下列分析或结论正确的是( )
A.导管口刚有气泡冒出说明反应开始
B.实验结束应立即倒出粉末
C.木炭能使氧化铜还原为铜
D.固体减少的质量一定等于生成二氧化碳质量
例5 某班同学取用相同总质量的木炭粉和氧化铜的混合物,按图示装置进行实验。实验过程中发现有的小组“黑色固体变红色”这一实验现象不明显。小组同学对此异常现象进行如下探究。
【知识回忆】碳和氧化铜反应的化学方程式为C+2CuO=== (高温)2Cu+CO2↑,理论上碳和氧化铜的质量比为_____。
【作出猜想】产生异常现象可能与所取用木炭粉和氧化铜的质量比有关。
【实验探究】小组同学用总质量相同但质量比不同的木炭粉和氧化铜的混合物(不考虑其中杂质),分别进行实验,部分实验现象记录如下:
实验序号
m(C):m(CuO)
实验后A处试管中固体颜色
C处导管口的现象
1
1:8
红色固体中有少量黑色固体
尾气燃烧
2
1:9
红色固体中有较少量黑色固体
尾气燃烧
3
1:10
红色固体中有很少量黑色固体
尾气不燃烧
4
1:11
红色固体中有极少量黑色固体
_____
5
1:12
红色固体中无黑色固体
尾气不燃烧
6
1:13
红色固体中有较多黑色固体
尾气不燃烧
【交流讨论】
(1)推测实验4中“C处导管口的现象”是___________。
(2)上述探究可得出,实验时所用木炭粉和氧化铜的质量比控制在1:10~1:12之间,可观察到黑色固体明显变红,同时还可减少___________(填化学式)排放,防止空气污染。
(3)检验实验6反应后A处试管中黑色固体物质,可滴加的试剂是___________,观察到的现象是___________。
【反思评价】分析发现,实验5中m(C):m(CuO)比值与理论值不符,实验后却无黑色固体残留。请用化学方程式解释实验中过量的黑色固体消失的原因:___________(写一个即可)。
例6 某兴趣小组在学习碳(C)的化学性质时,了解到高温下C与CuO反应生成CO2,C还能使CO2转变成CO。于是对过量木炭还原CuO的气体产物中是否含有CO进行了探究。
【猜想与假设】C还原CuO时产生的CO2与C进步反应生成CO,化学方程式是___________。
【查阅资料】CO不与NaOH、Ca(OH)2及H2SO4反应。
【实验方案】取研细和干燥后的木炭(0.3g)和CuO(2.0g),混合均匀并装入试管,连接装置,高温反应,检验气体。
【实验过程】(1)由如图装置③中粉末的颜色变化可检验CO,除此之外,还可通过几种装置的组合,由另一种明显的现象来进一步确定CO的存在,则装置连接的最佳顺序为___________→尾气处理(填字母)。
A①→②→③→④
B④→①→②→③→①
C①→④→①→③→②
B③→④→①→②
(2)上述进一步确定CO存在的现象是___________(装置③中粉末的颜色变化除外)。
(3)装置③中发生反应的化学方程式是___________。
(4)写出CO尾气处理的方法:___________(一种即可)。
【实验结论】高温下,过量木炭还原CuO的气体产物中有CO。
【延伸应用】冬天,室内用炭火取暖时,应注意___________。
例7 碳还原氧化铜的实验装置如图甲、乙所示。甲图中酒精灯上网罩的作用是___________。
【提出问题】碳燃烧时可能生成CO2也可能生成CO2,那么碳与氧化铜反应生成的气体是否也有多种可能?
【作出猜想】猜想I:CO;猜想Ⅱ:CO2;猜想Ⅲ:___________。
【设计方案】实验装置如图乙所示。打开K,缓缓通入干燥的氮气一段时间,关闭K,点燃酒精喷灯和酒精灯,充分反应后,熄灭酒精喷灯和酒精灯,打开